Разработка технологического процесса ремонта коллекторных электродвигателей с анализом операции балансировки якорей

Предремонтные испытания

Наружная очистка  от грязи и пыли

Разборка на узлы и детали

Удаление обмоток

Мойка узлов и деталей

Дефектовка узлов и  деталей

Ремонт узлов и деталей

Сборка ротора

Изготовление и укладка  обмоток

Сушильно-пропиточные работы

Механическая обработка  ротора и его балансировка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комплектовка узлов и  деталей

Сборка электродвигателя

Испытания после ремонта

Внешняя отделка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологический процесс  ремонта электродвигателя является достаточно трудоёмким, занимающим много  времени. Поэтому для его организации следует подобрать квалифицированный персонал, произвести планировку цеха надлежащим образом, обеспечив сотрудников всеми необходимыми средствами диагностики и ремонта.

Операции должны производиться строго в соответствии со стандартами предприятия на тот  или иной вид работ.

 

 

2.2.Основные неисправности коллекторных электродвигателей

 

Износ щеток. Износившиеся щетки на коллекторном двигателе необходимо своевременно заменять (лучше всего на оригинальные). Износ щеток во многих случаях можно определить внешним осмотром или по интенсивности искрения на коллекторе двигателя: как под нагрузкой, так и без нее — в этом случае, возникают обильные искры (не по всему периметру коллектора). Следует учесть, что подобное обильное искрение появляется и в том случае, если новые щетки не притерты к коллектору [3].

Также возможны случаи, когда при значительном износе щеток  наблюдается потеря мощности двигателя  — например, если барабан стиральной машины не «проворачивается» с загруженным  в него бельем (за исключением случаев, когда щетки заклинивают в  щеткодержателе — «зависают»).

Замена щеток  аналогами от других коллекторных двигателей достаточно сложна по нескольким причинам. Перечислим некоторые из них, а также  рассмотрим рекомендации по замене щеток  аналогами.

Щетки от другого  двигателя, как правило, имеют другую форму и размеры — поэтому  перед установкой их необходимо соответствующим  образом обработать (обточить). Одной  особенностью щеток моторов для  стиральных машин является их значительная длина — это затрудняет подбор аналогов от других коллекторных двигателей.

При установке «самодельной»  щетки в щеткодержатель следует  проверить ее свободное движение (без зацепов) по всей длине рабочего хода без бокового люфта. Упомянутый люфт может привести к перекосу щетки  в щеткодержателе и ее возможному «зависанию» (то есть заклиниванию в  щеткодержателе и вследствие этого  — возможной потере контакта с  коллектором).

Щетки должны быть выполнены из так называемого  электрографита (смесь сажи, чистого  графита и специального связующего вещества, прошедшая отжиг при  температуре около 2500 °С). Этот материал (на примере отечественных электрографитовых  щеток ЭГ-74) имеет твердость (15—50) х 107 Па и удельное сопротивление 35—75 мкОм х м. В крайнем случае, при  выборе материала щеток можно  использовать обычный мягкий графит — только в этом случае срок службы щеток будет значительно меньше.

Известно, что чем  выше твердость щеток, тем они  долговечнее (медленнее изнашиваются). В этом случае следует учесть, что  чересчур «твердые» щетки быстро изнашивают коллектор [3].

Не стоит использовать аналоги щеток, выполненных из графита  с внешним медным покрытием (такие  щетки предназначены для электрических  машин, рассчитанных на низкое рабочее  напряжение). Это вызвано тем, что  медная пыль, попав в промежутки между ламелями коллектора, может  привести к коротким замыканиям между  ними, и, в конечном счете — к  выходу из строя ротора.

После самостоятельного изготовления щеток, необходимо в нижней их части сделать фаски и при  необходимости выполнить косой  срез (если щетки «косые», или «реактивные» — то есть соприкасаются с коллектором под определенным углом).

Установка аналогов щеток также предусматривает  так называемую «притирку» последних.

Межвитковые замыкания (или обрыв) в обмотках статора или ротора. При обрывах или межвитковых замыканиях обмоток возможны следующие характерные дефекты:

1. Двигатель не  работает (обрыв в обмотках статора).

Подобный дефект также возможен по причине перегрева  корпуса двигателя вследствие межвитковых  замыканий в обмотках. При значительной температуре корпуса (обычно, более 90 °С) должен сработать защитный термостат (он разрывает цепь питания двигателя). Нормой считается температура корпуса  двигателя не выше 70...80 °С — подобная температура может быть достигнута при выполнении так называемых «длинных»  циклов стирки стиральной машины;

2. Потеря мощности  двигателя (межвитковые замыкания  в его обмотках).

Этот дефект может  проявляться, например, если мотор не может «провернуть» барабан с  загруженным в него бельем (без  белья барабан вращается). Следует отметить, что аналогичный дефект может наблюдаться при износе щеток мотора, а также при неисправности фазосдвигающего конденсатора, стоящего в цепи питания мотора (в устаревших моделях стиральных машин) — поэтому при поиске причин потери мощности мотора следует учесть и эти факты;

3. Отслоение ламелей  ротора.

При значительном увеличении тока через обмотки двигателя (вследствие межвитковых замыканий в обмотках или при «заклинивании» вала двигателя), ламели на коллекторе нагреваются и  отслаиваются. 

При межвитковых  замыканиях в секциях обмотки  ротора обычно появляются сильные искры  вокруг коллектора [3]. Также, если короткое замыкание имеется в одной из секций обмотки якоря, ламели, подключенные к ее выводам, будут иметь сильный характерный нагар.

Обрыв обмоток ротора легко выявить с помощью омметра, подключив последний к любым  соседним ламелям коллектора. Вращая вручную ротор, контролируют сопротивление  его секций — во всех положениях вала сопротивление между соседними  ламелями должно быть одинаковым (0,1—0,4 Ом). Если сопротивление между одними из соседних ламелей возрастает до 5...9 Ом (или более) — возможно, в  этой секции имеется обрыв обмотки.

В подобных случаях  использование пайки недопустимо, так как это не принесет ожидаемого эффекта — при работе мотора ламели коллектора сильно нагреваются, пайка  разрушается (соответственно, электрическая  цепь вновь разорвется), а центробежная сила может разнести остатки олова  куда угодно (с самыми непредсказуемыми последствиями). Кстати, пайка ламелей  может нарушить балансировку ротора, что также может привести к  повышенной вибрации в его работе.

Также возможны замыкания  в обмотках двигателя (межвитковые  замыкания, например, вызванные пробоями в изоляции). В этом случае  двигатель  нужно менять или заново перематывать его обмотки. Самостоятельная перемотка, например, обмоток якоря в большинстве случаев дает отрицательный результат.

Для выполнения подобных работ нужна специальная технология, которую можно соблюсти только в  заводских условиях.

Дефекты ламелей коллектора.  Дефектов коллекторных двигателей вследствие неисправности ламелей немного — это неконтакты ламелей и секций обмотки ротора, а также перегрев и возможное последующее отслоение ламелей.

Ламели крепятся на коллекторе с помощью клея, а  электрическое соединение их с секциями обмотки ротора обеспечивают специальные  «закусывающие» крючки.

Самый распространенный дефект ламелей — это обрыв  провода секции ротора в месте  соединения с той или иной ламелью. Иногда по разным причинам ламели перегреваются  и отслаиваются.

Подобный дефект обычно бывает вызван короткими замыканиями  в промежутках между ламелями, замыканиями в секциях якорной  обмотки или вследствие механического  торможения (заклинивания) ротора —  в любом случае ламели сильно нагреваются (и отслаиваются), вследствие прохождения  через них тока, значительно превышающего номинальный уровень.

Торможение якоря  двигателя возможно, например, при  заклинивании подшипников мотора или  барабана стиральной машины. Также  подобный дефект возникает, если в машинках с вертикальной загрузкой потребители  забывают закрыть створки барабана — раскрытые створки блокируют  вращение барабана, а вследствие этого  — и якоря мотора [3].

В подавляющем большинстве  случаев дефекты ламелей (перегрев, отслоение и др.) являются следствием других неисправностей двигателя, элементов  машины или вследствие некорректных действий пользователей.

Если отслоение  ламелей на коллекторе незначительное (менее 0,5 мм), подобный дефект устраняется  проточкой самого коллектора на станке.

Сам факт отслоения  ламелей на коллекторе легко выявить  как визуально — так, если вручную  вращать ротор двигателя, щетки  в этом случае будут издавать сильный  характерный треск.

 

 

3. Испытания электродвигателя после ремонта

 

Измерение сопротивления изоляции обмоток  относительно корпуса машины и между  обмотками. Измерение сопротивления изоляции обмоток производят до начала испытания машины при температуре обмотки, равной температуре окружающей среды.

Для измерения сопротивления изоляции применяются мегомметры на 500В для электрических машин с номинальным на напряжением до 500В включительно и мегомметры на 1000В для электрических машин с номинальным напряжением свыше 500В. Измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса машины и между обмотками производят поочередно для каждой независимой электрической цепи при соединении всех прочих цепей с корпусом машины.

Измерение сопротивления обмоток при постоянном токе в практически холодном состоянии. Под практически холодным состоянием электрической машины понимается температура любой ее части, отличающаяся от температуры окружающей среды не более чем на +3°.

Измерение сопротивления  обмоток при постоянном токе в  практически холодном состоянии  может производиться одним из следующих методов:

а) вольтметра и  амперметра;

б) одинарным или  двойным мостом.

При измерении сопротивления  одинарным мостом к измеряемому  сопротивлению обмотки прибавляется сопротивление соединительных проводов и контактов. Во избежание получения  большой погрешности применять его для измерения сопротивлений, меньших 1 Ом, не допускается. Измерения двойным мостом такого недостатка не имеют.

Во избежание  нагрева обмоток при испытаниях не следует принимать величину измерительного тока больше 15—20% номинального тока данной обмотки, а длительность его протекания — более 1 мин. Измерение сопротивления  производят непосредственно на выводах  обмоток.

Испытание машин при повышенной скорости вращения. Испытание производится с целью определения прочности электрической машины при аварийном повышении скорости вращения. Испытание при повышенной скорости вращения проводят как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

При испытании скорость вращения плавно повышается до испытательной  и выдерживается при ней в  течение 2 мин, а затем плавно понижается до полной остановки машины.

Испытательные скорости вращения:

а) у электродвигателей  переменного и постоянного тока с последовательным возбуждением на 20% больше наибольшей, указанной на щитке электродвигателя, но не ниже полуторной номинальной;

б) у электродвигателей  с регулировкой скорости вращения на 20% больше наибольшей, указанной на щитке электродвигателя;

в) у всех остальных  электрических машин на 20% больше номинальной.

Повышение скорости вращения испытуемой машины, работающей в режиме генератора, производится путем соответствующего повышения  скорости вращения приводного двигателя.

После испытания  необходимо тщательно осмотреть  вращающиеся части машины, которые  не должны иметь повреждений и  остаточных деформаций.

У машин, имеющих  коллекторы или контактные кольца, рекомендуется измерять биение этих узлов до и после испытания.

Испытание изоляции обмоток на электрическую  прочность относительно корпуса  машины, между обмотками и между  витками. Испытание изоляции обмоток электрической машины производится практически синусоидальным напряжением с частотой 50 Гц, т. е. таким напряжением, у которого коэффициент искажения синусоидальной кривой не превышает 5%.

Величина испытательного напряжения устанавливается в зависимости  от типа, мощности и номинального напряжения машины. Оно колеблется от 500 до 8000 В (для высоковольтных машин), что превышает номинальное напряжение в 3 - 10 раз.

Испытательное напряжение должно прикладываться плавно или ступенями, не превышающими 5% его окончательного значения. Согласно стандарту испытание  должно начинаться с напряжения, не превышающего одну треть испытательного напряжения, при этом время, допускаемое  для его подъема от половинного  до полного значения, должно быть не менее 10 сек.

Полное испытательное  напряжение выдерживают в течение 1 мин, после чего плавно снижают  до одной трети его значения, а  затем отключают.

Стандартом для  машин мощностью до 10 кВт включительно на номинальные напряжения до 525 в  допускается заменять вышеуказанное  испытание испытанием в течение 1 сек при напряжении, повышенном на 20% против принятого для обычного испытания.